MTA DOKTORI ÉRTEKEZÉS. Dr. Nagy György

Átírás

1 MTA DOKTORI ÉRTEKEZÉS Patogenetikai tényezők vizsgálata rheumatoid arthritisben és szisztémás lupus erythematosusban Dr. Nagy György Budapest

2 Tartalomjegyzék 1. Rövidítések jegyzéke Előszó Irodalmi háttér A tolerancia, a természetes és kóros autoimmunitás Kóroki tényezők RA-ban és SLE-ben Genetikai faktorok Környezeti tényezők Immunregulációs zavar Autoantitestek RA-ban Autoantitestek SLE-ben Effektor tényezők A klinikai tünetek kialakulása, a betegség kezdete Citokinek, kemokinek T-lymphocyták B-lymphocyták Monocyták, dendritikus sejtek Az extracelluláris vesiculák A nitrogén-monoxid és a hisztamin A komplementrendszer A gyulladás késői következményei Hasonlóságok és különbségek az RA és az SLE patogenezisében, klinikai képében és kezelésében Célkitűzések Módszerek Betegek és kontrollok T-lymphocyta- és fibroblastszeparálás és sejtkultúra T-lymphocyta Fibroblast NO- és ROI-kezelés és -gátlás Állatmodellek Hisztidin-dekarboxiláz génkiütött (HDC-KO) állat Aggrekán indukálta arthritis

3 5.5. Áramlási citometria A mérésekhez használt készülékek, a mérések értékelése, a sejtek életképességének és a sejtproliferációnak a mérése Citoplazmatikus és mitokondriális Ca 2+ -mérés és Ca 2+ -kelálás Mitokondriális membránpotenciál és mitokondriummennyiség mérése NO- és ROI-mérés Extracelluláris vesiculák mérése Konfokális mikroszkópia Transzmissziós elektronmikroszkópia (TEM), atomerő mikroszkópia (AFM) TEM AFM Tömegspektrometria Western blot ELISA és ELISPOT módszerek ELISA ELISPOT Nitrit/nitrát- és ATP-mérés PCR, RT PCR, transzfekció Polimorfizmus-vizsgálatok RT-PCR Transzfekció Enzimhisztokémia és immunhisztokémia Glikozidázok azonosítása enzimhisztokémiával Immunhisztokémia Glükózaminoglikán- (GAG) ellenes antitestek vizsgálata CK7, PAD4 és citrullinált proteinek szöveti kifejeződésének vizsgálata Citrullint tartalmazó peptidek szintézise Extacelluláris vesiculák izolálása, differenciál detergens lízis EV-k izolálása Differenciál detergens lízis Dinamikus fényszórásmérés (DLS) és Nanoparticle Tracking Analysis (NTA) DLS NTA Turbidimetria

4 5.18. Statisztikai módszerek Eredmények és megbeszélés Természetes autoantitestek vizsgálata RA-ban GAG-antitestek RA-ban Megbeszélés Genetikai polimorfizmusok tanulmányozása Galektin-8-polimorfizmus HCgp-39-polimorfizmus Megbeszélés A citrullináció szerepének vizsgálata a tolerancia elvesztésében; citrullinált proteinek elleni antitestek specificitásának és antigénkötésének vizsgálata Citrullináció immunogenitásának vizsgálata tüdőrákban Immundomináns T-lymphocyta-epitop citrullinációjának vizsgálata kísérletes arthritisben Citrullint tartalmazó filaggrin peptidek antigenitásának vizsgálata Az N- és C-terminális biotiniláció szerepének vizsgálata az antigenitásban Filaggrin, vimentin és kollagén peptidek antigenitásának vizsgálata Megbeszélés C1-inhibitor elleni autoantitestek SLE-ben Fokozott C1-inhibitor elleni antitest-termelés SLE-ben Megbeszélés Az NO szerepének vizsgálata a T-lymphocyta-aktivációban Az NO mitokondriális hiperpolarizációt indukál humán T-lymphocytákban Az NO által indukált mitokondrium-bioszintézis befolyásolja a Ca 2+ szignált SLE-s betegek T-lymphocytáiban A T-lymphocyták NO-termelése fokozott RA-ban Az NO szabályozza a HDC-KO egér T-sejtjeinek citokintermelését Megbeszélés A CD3-ζ-expresszió szabályozásának vizsgálata A TNF-α szabályozza a CD3-ζ kifejeződését humán T-lymphocytákon Megbeszélés Glikozidázok szerepének vizsgálata RA-ban Glikozidázok kifejeződése synovialis mintákban Hexozaminidáz D vizsgálata Megbeszélés

5 6.8. Extracelluláris vesiculák karakterizálása és vizsgálata Preanalitikai tényezők szerepe az extracelluláris vesiculák mérésében Extracelluláris vesiculák rheumatoid arthritisben Megbeszélés Az új tudományos eredmények összefoglalása, gyakorlati jelentősége A tudományos eredmények összefoglalása A tudományos eredmények potenciális gyakorlati jelentősége Saját publikációk jegyzéke, tudománymetriai adatok Az értekezés alapját képező közlemények További közlemények, könyvfejezetek Tudománymetriai adatok Köszönetnyilvánítás Irodalomjegyzék

6 1. Rövidítések jegyzéke AC apoptotikus sejt ACPA citrullinált protein ellenes antitest AFM atomerő mikroszkópia AKA anti-keratin antitest AM acetoxi-metilészter 2-APB 2-aminoetoxi-difenil borán APC antigénprezentáló sejt APF anti-perinukleáris faktor ATP adenozin-trifoszfát BAFF B cell-activating factor/b-sejt-aktiváló faktor BAPTA-AM 1,2-bisz(o-aminofenoxi)etán-N,N,N',N'-tetraecetsav-AM BCA bicinchoninic acid/bicinchoninic sav BCR B cell receptor/b-sejt-receptor BLyS B lymphocyte stimulator/b-lymphocyta-stimuláló Breg szabályozó/regulátoros B-sejt BSA bovin szérumalbumin camp ciklikus adenozin-monofoszfát CFA komplett Freund-adjuváns CFSE carboxyfluorescein succinimidyl ester/karboxifluoreszcein-szukcinimidilészter cgmp ciklikus guanozin-monofoszfát CHI3L1 chitinase 3 like 1 CI konfidenciaintervallum/megbízhatósági tartomány CIA kollagénindukált arthritis CK7 citokeratin-7 ConA concavalin A C-PTIO karboxi-2-fenil-4,4,5,5-tetrametil-imidazolin-1-oxil-3-oxid CRP C-reaktív protein CTLA-4 citotoxikus T-lymphocyta antigén 4 CTX koleratoxin D dohányos DA dohányos asthmás beteg 6

7 DAB diaminobenzidin DAF-FM 4-amino-5-metilamino-2,7 -difluorofluoreszcein-diacetát DAG diacilglicerol DAS disease activity score/betegségaktivitási pontszám DIC/HOBt diizopropilkarbodiimid/1-hidroxi-benzotriazol diff.adeno: differenciált adenocarcinoma DiOC6 3,3-dihexiloxakarbocianin-jodid DK dohányos kontroll DLS dynamic light scattering/dinamikus fényszórásmérés DMARD disease modifying anti-rheumatic drug/betegségmódosító antireumatikus gyógyszer DMF dimetilformamid DNS dezoxiribonukleinsav dntp dezoxiribonukleotid-trifoszfát DS dohányos sarcoidosisos dsdns dupla szálú DNS DT dohányos tumoros EBV Epstein Barr-vírus EDTA etilén-diamin-tetraecetsav ELISA enzyme-linked immunosorbent assay ELISPOT enzyme-linked immunosorbent spot EV extracelluláris vesicula FBS foetal bovine serum/magzati marhaszérum FCS foetal calf serum/borjúszérum Fmoc fluorenilmetiloxi-karbon GAG glükózaminoglikán GHI3L1 chitinase 3 like 1/kitináz 3 szerű 1 GMCSF granulocyta macrophag kolóniastimuláló faktor GusB β-d-glükuronidáz HCgp-39 human cartilage glycoprotein 39/emberi porc glikoprotein 39 HDC-KO hisztidin-dekarboxiláz knockout/génkiütött HE hidroetidin Hex hexozamonidáz HGPRT hipoxantin-guanin foszforibozil-transzferáz 7

8 HLA humán leukocytaantigén HWE Hardy Weinberg-equilibrium IFN interferon IL interleukin IP3 inozitol-1,4,5-trifoszfát ITAM intracelluláris IgR family tyrosine based activation motif JC1 5,5,6,6 tetrakloro-1,1,3,3 -tetraetil benzimidazolokarbocianin-jodid JIA juvenilis idiopathiás arthritis LAMP1 Lysosome-Associated Membrane Protein 1/lizoszóma-asszociált membránfehérje 1 LAT linker for activation of T cells MBHA metilbenzhidrilamin MHC major histocompatibility complex MHP mitokondriális hiperpolarizáció mirns mikrorns MMP/ m mitokondriális membránpotenciál MnTBAP mangán (III) tetrakis (4-benzoesav)porfirin-klorid mrns messenger RNS MTG mitotracker green MV mikrovesicula MVB multivesicularis test N nem dohányos NA nem dohányos asthmás NAG N-acetil-glükozaminidáz NAO nonyl acridine orange NC nekrotikus sejt nem diff. adeno differenciálatlan adenocarcinoma nem szekr nem szekretáló tumor NK nem dohányos kontroll NO nitrogén-monoxid NOC-18 NO donor (Z)-1-[2-(2-aminoetil)-N-(2-ammonioetil)amino]diazen-1-ium- 1,2-diolát dietiléntriamin NOS nitronénmonoxid-szintetáz NS nem dohányos sarcoidosisos beteg 8

9 NSCLC nem kissejtes tüdőrák NT nem dohányos daganatos beteg NTA nanoparticle traking analysis OR odds ratio/esélyhányados PAD peptidil-arginin-deimináz PARP poli-adp-riboziltraszferáz PBMC perifériás vér mononukleáris sejt PBS phosphate buffer saline/foszfátpuffer só PCR polimeráz-láncreakció PFA paraformaldehid PGC-1 peroxiszóma proliferátor receptor 1 PGIA proteoglikán-indukált arthritis PG-TCR TG proteoglikán aggrekán T-sejt-receptor transzgénikus PHA phytohaemagglutinin PI propidium-jodid PLC foszfolipáz C PTPN22 proteintirozinfoszfatáz, nem receptor fajta 22 RA rheumatoid arthritis RANKL receptor activator of nuclear factor κb ligand/a nukleáris faktor κb ligand receptoraktivátora Rel.f relatív fluoreszcencia RF rheumatoid faktor Rhod-2 xanthylium, 9-[4-[bisz[2-[(acetiloxi)metoxi]-2-oxoetil]amino]-3-[2-[2- [bisz[2-[(acetiloxi)metoxi]-2-oxoetil]amino]fenoxi]etoxi]fenil]-3,6- bisz(dimetilamino)-, bromid RNS ribonukleinsav ROI reaktív oxigén intermedier RP-HPLC reversed phase high performance liquid chromatography/fordított fázisú nagy teljesítményű folyadékkromatográfia RT real time/valós idejű RUNX1 runt related transcription factor 1 SCLC kissejtes tüdőrák SE shared epitop/közös epitóp SEM standard error of the mean/az átlag standard hibája 9

10 SF synovialis fibroblast SFL synovialis folyadék sirna small interfering RNA/kis interferáló RNS SLAP Src-like adaptor protein/src-szerű adaptor fehérje SLE szisztémás lupus erythematosus SLEDAI systemic lupus erythematosus disease activity index/sle betegségaktivitási index SM synovialis membrán SNP single nucleotid polymorphism/egyesnukleotid-polimorfizmus SSC laphámrák STAT signal transducer and activator of transcription Tc citotoxikus T-sejt TCR T-cell receptor/t-sejt-receptor TEM transzmissziós elektronmikroszkópia TGF transforming growth factor/transzformáló növekedési faktor Th helper T-sejt TMA tissue microarray TMRM tetrametilrhodamin-metilészter-perklorát TNF tumornekrózis-faktor TNFAIP3A tumor necrosis factor alpha-induced protein 3/tumornekrózis-faktor alfa által indukált protein 3 Treg szabályozó/regulátoros T-sejt UV ultraibolya ZAP-70 associated protein 70 10

11 2. Előszó Az elmúlt évtizedben az orvostudomány majd minden területén látványos fejlődésnek lehettünk tanúi, talán nem túlzás, ha az immunológiát az egyik leggyorsabban fejlődő tudományágnak tekintjük. Az immunológiai alapismeretek, a betegségek patomechanizmusának mind részletesebb feltárása, újabb és újabb gyógyszerek megjelenése jól tükrözi ezt a rohamos fejlődést. Hetente jelennek meg alapvetően fontos megfigyeléseket bemutató új közlemények, sokszor a megdönthetetlennek hitt alapismereteknek adva egészen új értelmezést, ugyanakkor számos jelenség pontos megismerése még várat magára. A nem immunológiai betegségekről gyakran kiderül, hogy immunológiai tényezőknek is szerepük lehet kialakulásukban, így ma már az immunológiai szemlélet nem nélkülözhető egyik klinikai szakterületen sem. A szisztémás autoimmun kórképek osztályozása, diagnózisa és terápiája szintén folyamatosan változik. A biológiai terápiák megjelenése és mind szélesebb körben megfigyelhető elterjedése valódi áttörést eredményezett több immunológiai betegség kezelésében. Nagyszámú klinikai vizsgálat teszi lehetővé, hogy a leghatékonyabb módon és a legbiztonságosabban kezeljük betegeinket. A transzlációs szemlélet segítségével, amely kifejezetten jellemző az immunológiára, megtalálhatók olyan összefüggések az alapkutatás a klinikai kutatás és a gyógyszerfejlesztés között, amelyek gyorsabbá teszik a kísérletes eredmények hasznosítását a klinikai gyakorlatban. Ez a szemlélet jelentősen hozzájárul a biotechnológia és az innovatív gyógyszergyártás fejlődéséhez. Az értekezés témájaként a rheumatoid arthritist (RA) és a szisztémás lupus erythematosust (SLE) választottam, két olyan szisztémás autoimmun kórképet, amelyekkel klinikusként és kutatóként is foglalkozom. Mindkét kórképről rendelkezésre álló ismeretek bővülése jól mutatja az immunológia szépségét és páratlanul gyors fejlődését. 11

12 3. Irodalmi háttér dc_796_ A tolerancia, a természetes és kóros autoimmunitás Immunrendszerünk fiziológiás működéséhez szükséges a természetes és az adaptív immunválasz összehangolt működése. A filogenetikailag régebbi természetes immunrendszer a fertőzések elleni védelem első vonalát képezi, nem specifikus a szervezetet érő kórokozóra, és nem rendelkezik immunológiai memóriával. Sejtjei a makrofágok, monocyták, granulocyták és a dendritikus sejtek. Az adaptív immunrendszer immunológiai memóriával rendelkezik, aktivációja időigényesebb, kórokozóra specifikus, sejtjei a T- és a B- lymphocyták [1, 2]. Az immunrendszer sokrétű feladatai közé tartozik a szervezet védelme a fertőzésektől valamint a daganatok növekedésének gátlása. A patogének elleni védelemhez a saját és nem saját elkülönítése, a daganatok felismeréséhez pedig a megváltozott saját struktúrák azonosítása szükséges. A kórokozók vagy a daganatos sejtek nem kellő hatékonysággal történő eliminációja betegséghez vezethet. Az egészséges saját struktúrák ellen nem alakul ki destruáló immunválasz, ezt toleranciának nevezzük. A nagymértékben konzervált antigének (többek között hősokkproteinek, DNS) ellen a CD5+ B1-lymphocyták IgM izotípusú, kis affinitású, védő funkciót betöltő antitesteket termelnek, melyek a természetes autoimmunitás részét képezik. A természetes autoantitestek pontos funkciója ma még nem ismert, feltehetően az apoptotikus sejtek felszínéhez kötődve azok eliminációját segítik. Irodalmi adatok szerint a természetes autoantitestek MRL-lpr egérben gátolják a proteinuriát és a vesében történő immunkomplex-lerakódást, javítva az állatok túlélését [3]. A tolerancia több szinten, rendkívül pontosan szabályozott módon működik, centrális toleranciát és perifériás toleranciát különíthetünk el. A centrális tolerancia az elsődleges immunszervekben (thymus, csontvelő), zajló folyamat eredményeképpen jön létre, a potenciálisan autoreaktív lymphocyták felismerését és eltávolítását jelenti. A perifériás tolerancia biztosításáért felelős: 1. antigén-szegregáció: az immunprivilegizált helyeken, pl. agy, here, az immunválasz jellege eltér; 2. anergia (kostimuláció hiánya); 3. immunszuppresszív hatású, szabályozó T- lymphocyták és B- lymphocyták; 4. citokinegyensúly (a gyulladás helyén Th2 típusú citokinek jelenléte). Az egészséges saját struktúrákkal szembeni tolerancia sérülése kóros autoimmunitáshoz, autoimmun betegséghez vezethet. A tolerancia tehát igen jól szabályozott, komplex rendszer 12

13 működésének eredményeként jön létre, a rendszer sérülése immunregulációs zavarhoz vezethet, aminek következtében specifikus B- és T- lymphocyták alakulhatnak ki. A természetes és az adaptív immunrendszer működése is megváltozhat autoimmun betegségekben. Az autoimmun betegségek többsége multifaktoriális, kialakulásukban alapvető szerepe van genetikai faktoroknak, környezeti tényezőknek (például egyes fertőzéseknek) és a betegség kialakulását sokszor évekkel is megelőző, a tolerancia sérülésére utaló immunregulációs zavarnak [4, 5]. A hajlamosító tényezők összessége, a kórkép kiváltásához szükséges küszöbértéket elérve betegséghez vezet. Effektor tényezők, így például citokinek és kemokinek felelősek a gyulladás kialakulásáért, mely végül irreverzibilis szöveti károsodáshoz vezethet. A rheumatoid arthritis (RA) elsősorban a kéz és a láb kisízületeit érintő szisztémás autoimmun kórkép, prevalenciája 0,4-0,6 százalék, nők körében háromszor gyakrabban fordul elő. A szisztémás lupus erythematosus (SLE) igen színes klinikai képpel járó szisztémás autoimmun kórkép, szinte minden szervet érinthet, gyakori a bőr-, ízületi, vese-, hematológiai, központi idegrendszeri érintettség, nőkben kilencszer gyakoribb, mint férfiakban, prevalenciája nők körében 1: közé tehető. A következő fejezet az RA és az SLE példáján keresztül áttekinti az autoimmun betegséghez vezető tényezőket. 13

14 1. ábra. A rheumatoid arthritis és a szisztémás lupus erythematosus patomechanizmusa. Autoimmun betegségek patomechanizmusa (Nagy Gy. könyvfejezet, In: Szekanecz Z. Reumatológia: egyetemi jegyzet) alapján [4]. A szisztémás autoimmun betegségek kialakulásában szerepet játszó genetikai tényezők, környezeti tényezők és immunregulációs zavar évekig jelen lehetnek a betegség kialakulása előtt. Effektor tényezők felelősek a gyulladás kialakulásáért, a betegségek tartós fennállása a célszervek strukturális és funkcionális károsodásával járhat Kóroki tényezők RA-ban és SLE-ben Genetikai faktorok RA-ban jelentős szerepe van genetikai tényezőknek, a betegség konkordanciája egypetéjű ikrekben százalék. Az RA és az MHC gének kapcsolata évtizedek óta kutatás tárgyát képezi, a humán leukocitaantigén (HLA) -DRB1 allél az egyik legtöbbet vizsgált RA-ra hajlamosító gén. Közös a HLA-DRB1 allélekben a shared epitóp (SE) szekvencia, mely a aminosav a DR béta-lánc harmadik hipervariábilis régiójában (glutamin-leucin-argininalanin-alanin szekvencia) [6]. A HLA-DRB1 mellett a PTPN22 a másik legfontosabb genetikai tényező RA-ban (lásd alább is). Számos más gén asszociációját is igazolták [7]. Az SLE konkordanciája egypetéjű ikrekben százalék, a HLA DRB1*1501 (DR2), DRB1*0301 (DR3) is hajlamosít SLE-re. RA-ban és SLE-ben is fontos szerepe van az MHC gének mellett számos más génnek is [8]. A protein-tirozinfoszfatáz (PTP) enzim polimorfizmusa több autoimmun betegségben ismert, így többek között gyulladásos reumatológiai kórképekre (RA, SLE, szisztémás sclerosis), 1-es típusú diabetes mellitusra és Graves-kórra is hajlamosít. A PTPN22 protein szerepet játszik a B- és T-lymphocyták aktivációjában, a 620. pozícióban lévő aminosav cseréje argininről triptofánra (PTPN22R620W) a BCR és TCR szignált gátolja és hozzájárulhat a T- és B-sejt-tolerancia csökkenéséhez [9]. A PTPN22 tehát több autoimmun kórképre hajlamosít és a jelenlévő egyéb genetikai és környezeti tényezőktől függ, hogy kialakul-e betegség, és ha igen mely kórkép alakulhat ki a polimorfizmus jelenlétében. 14

15 SLE-re hajlamosítanak továbbá többek között: az 1-es kromoszóma 1q23-24 régiójában elhelyezkedő C-reaktív protein (CRP) gén egyes haplotípusai, az IgG tartalmú immunkomplexek receptorainak (FCGRIIA, FCGRIIB, FCGRIIIA, FCGRIIIB) polimorfizmusai vagy a poli-adp-riboziltraszferáz (PARP) enzim promoter régiójában elhelyezkedő CA dinukleotid repeat polimorfizmus. Tumornekrózis-faktor (TNF) α-promoter polimorfizmust leírtak RA-ban és SLE-ben, a felsorolt néhány példán kívül nagyszámú polimorfizmust igazoltak mindkét betegségben. Ma már lehetséges mintánként több millió polimorfizmus egyidejű vizsgálata, és a teljes genom is szekvenálható, így az autoimmun betegségek iránti genetikai fogékonyság jó közelítéssel meghatározható. A genetika mellett epigenetikai faktorok (acetiláció, metiláció, foszforiláció, ubiquitináció és sumoiláció) is központi szerepet játszanak az SLE és az RA patomechanizmusában [10] Környezeti tényezők A környezeti tényezőknek is alapvető szerepe van az autoimmun kórképek patomechanizmusában, így fertőzések, dohányzás, vegyi anyagok is hozzájárulhatnak a betegségek kialakulásához. A dohányzás és az RA kapcsolata évtizedek óta ismert, újabb irodalmi adatok szerint a HLA-DRB1 hordozása és a dohányzás együttesen hajlamosíthat az anti-citrullinált protein antitest (ACPA) -pozitív RA-ra (lásd az ACPA-ról részletesebben a fejezetet is) [11, 12]. Más megfigyelések szerint a dohányzás hatása HLA-DRB1- hordozás esetén nem jelentős rizikófaktora az ACPA-pozitív RA-nak [13]. A HLADRB1 és a PTPN22, az RA két legfontosabb genetikai rizikófaktora, nem egymástól függetlenül járul hozzá a betegséghez. Irodalmi adatok alapján a PTPN22 főként a HLADRB1 jelenléte esetén rizikófaktor [14] (2. ábra). A dohányzás és a PTPN22 kapcsolatáról eltérő eredményeket publikáltak, egyes megfigyelések szerint a PTPN22 független a dohányzástól [14], míg más megfigyelések szerint a PTPN22 ACPA-pozitív RA-ra hajlamosít [15]. 15

16 2. ábra. A dohányzás és genetikai faktorok RA-ban. Kallber H et al, Am J Hum Genet alapján) [14]. A HLA-DRB1 jelenléte és a dohányzás ACPA-pozitív RA-ra hajlamosít, feltehetően a tüdőben lévő proteinek citrullinációján keresztül. PTPN22 főként a HLADRB1 jelenléte esetén rizikófaktor és független a dohányzástól. RA-ban a dohányzás szerepe igazoltnak tekinthető [16, 17]. Ez a betegség jó példát szolgáltat arra vonatkozóan, hogy genetikai és környezeti faktorok együttesen hogyan befolyásolhatják egy autoimmun kórkép kialakulását. Ma még nem ismert részleteiben, hogy a dohányzás milyen szerepet játszik az RA patomechanizmusában, feltehetően a dohányfüst stimulálhatja a tüdőben is kifejeződő 2-es típusú peptidil-arginin-deimináz (PAD, lásd a fejezetben is) enzimet, mely a tüdőben proteinek citrullinálódásához vezethet (2-3. ábra) [18]. Az ACPA-pozitív és ACPA-negatív RA genetikai háttere jelentősen különbözik [19], továbbá az ACPA-pozitivitás rossz prognosztikai tényező RA-ban [18]. 16

17 3. ábra. A citrullinált protein ellenes antitest (ACPA)-pozitív és ACPA-negatív RA jellemzői: HLA-DRB1, PTPN22 és a dohányzás ACPA-pozitív RA-ra hajlamosít. Az ACPAnegatív és az ACPA-pozitív betegség genetikai háttere jelentősen eltér. A betegség két alcsoportjának klinikai tünetei hasonlóak, ugyanakkor az ACPA-pozitív csoportban várhatóan nagyobb a betegségaktivitás, nagyobb a mortalitás és nagyobb a cardiovascularis kockázat, tehát az ACPA-pozitivitás rossz prognosztikai faktornak tekinthető [18]. A napsugárzás SLE-t aktiváló szerepe jól ismert, különösen az ultraibolya (UV) B sugárzás indíthatja be, vagy aktiválhatja a betegséget. Az UVB sugárzás a keratinocyták apoptózisát és ennek következtében intracelluláris antigének sejtekből történő kijutását eredményezheti, melynek szerepe lehet a kóros autoimmunitás kialakulásában. Fertőzések szintén hozzájárulhatnak mind az RA, mind az SLE kialakulásához, mindkét betegségben szerepe lehet számos vírusnak és baktériumnak, néhány példát említve: SLE-ben és RA-ban is szerepe lehet az Epstein Barr-vírusnak (EBV), feltételezhető a parvovírus B19, a lentivírusok vagy a rubeola szerepe RA-ban [16, 17]. 17

18 Immunregulációs zavar A szisztémás autoimmun kórképeket akár évekkel megelőzően kialakulhat a kóros autoimmunitásra utaló immunregulációs zavar, mely elsősorban antitestek és/vagy specifikus T-lymphocyták megjelenésével jár, és jelenléte valószínűsíti az autoimmun betegség kialakulását Autoantitestek RA-ban Az antitestek Fc része ellen termelődő autoantitest a rheumatoid faktor (RF), RA mellett SLEben és más szisztémás autoimmun kórképekben, fertőzések során vagy egészséges idős egyénekben is gyakran kimutatható. RA-ban az RF rossz prognosztikai faktor, szintje nem korrelál a betegség aktivitásával. Az RF azonosítása volt az egyik első, az RA autoimmun jellege mellett szóló érv. RA-ra specifikus, ritkán más betegségekben vagy egészségesekben is előfordulhatnak a citrullinált proteinek ellen termelődő antitestek (ACPA). A betegség 2010-es klasszifikációs [20] kritériumainak is a részét képezi az ACPA ben írták le az anti-perinukleáris faktort (APF), mely RA-s betegek szérumában kimutatható, szájnyálkahártyasejtek 0,5-0,7 µm méretű perinukleáris keratohialin granulumaival reagáló antitest [21, 22] ben azonosították a nyelőcső keratinszerű struktúráit felismerő antitestet (AKA), mely az APF-hez hasonlóan indirekt immunfluoreszcenciával határozható meg [23]. Az APF és az AKA hasonló tulajdonságokkal rendelkezik, mindkettő specifikusnak bizonyult RA-ra ben igazolódott, hogy az APF és az AKA autoantitestek egyaránt az epithelialis filament-aggregating protein (filaggrin) ellen termelődnek [24]. A filaggrin hámsejtekben kifejeződő protein, a bőr barrier funkciójának fenntartásában alapvető szerepe van, ugyanakkor az ízületekben nem található meg [25]. Néhány évvel később az igazolódott, hogy a citrullint tartalmazó filaggrin ellen irányulnak az APF és az AKA antitestek is [26, 27], a filaggrin citrullinálódása szükséges az antigenitásához. A citrullinált proteinek polipeptidek módosításával, poszttranszlációs modifikációval szintetizálódnak, nem de novo proteinszintézis során (citrullin trns-t nem ismerünk). A peptidilarginin deimináz (PAD) enzimek hatására a polipeptidekben lévő arginin citrullinná alakul. Az ízületekben synovitis során citrullint tartalmazó proteinek mutathatók ki, citrullinált fibrin vagy intracelluláris proteinek közül a citrullinált vimentin, továbbá a citrullinált alfa-enoláz indíthatja be és tarthatja fenn az ACPA-termelést [16]. A fibrint a sejtekből apoptózis és nekrózis során kijutó 18

19 PAD enzimek citrullinálják. A citrullinált proteinek feltehetően alapvető szerepet játszanak a saját antigénekkel szembeni tolerancia áttörésében [16] Autoantitestek SLE-ben Az SLE-re jellemző az intracelluláris antigének elleni antitestek (antinukleáris antitestek, anti- DNS antitest) termelődése [28]. A betegségre jellemző fokozott nekrózisnak és apoptózisnak feltehetően szerepe van a citoplazmatikus és sejtmagfehérjék és nukleinsavak elleni antitesteknek a termelődésében ben írták le első alkalommal az SLE-re meglehetősen specifikus anti-dns antitestet [29, 30], mely a betegség klasszifikációs kritériumainak részét képezi [31]. Az anti-dns antitestek szintje a betegség aktivitásával többnyire változik [28, 32], magas anti-dns szérumszint akár évekkel az SLE diagnózisának felállítása előtt is jelen lehet a betegek jelentős részében [33, 34]. Korábbi eredményeink alapján az anti-dns- és a neopterinszint együttes értékelése jól jelzi a betegség klinikai aktivitását [32]. A B-sejt-aktiváció eredményeképpen számos protein, glikoprotein, szénhidrát és lipid elleni antitest termelődését is igazolták SLE-ben [8]. A vizsgált antitestek különböző mértékben korrelálnak az SLE klinikai aktivitásának mérésére használható systemic lupus erythematosus disease activity index (SLEDAI) értékével Effektor tényezők A klinikai tünetek kialakulása, a betegség kezdete A fent leírt genetikai, környezeti faktorok és az immunregulásiós zavarnak tekinthető toleranciasérülés (mely a betegség kialakulását évekkel megelőzheti) autoimmun betegség kialakulásához vezethet, ma még nem tudjuk pontosan, melyek azok a tényezők amelyek közvetlenül a klinikai tünetek megjelenését eredményezik. Fertőzések, dohányzás, pszichés tényezők, hormonális változások szerepet játszhatnak az RA és az SLE kialakulásában. A következő fejezetek röviden összefoglalják a gyulladás kialakulásában és szabályozásában szerepet játszó citokineket, kemokineket, az adaptív és a természetes immunválasz sejttípusait, a , és a fejezetek tárgyalják az extracelluláris vesiculáknak, a nitrogén-monoxidnak (NO), a hisztaminnak és a komplementrendszernek a gyulladás szabályozásában betöltött szerepét. 19

20 Citokinek, kemokinek A sejtek közötti kommunikációban alapvető a citokinek és a kemokinek szerepe. A citokinek egy csoportja gyulladást fokozó vagy proinflammatorikus hatású, így a tumornekrózis factor (TNF)-α, az α-interferon (IFN-α), az interleukin-1 (IL-1), IL-6, IL-15, IL-17, IL-18, IL-32 hozzájárul a gyulladáshoz. Az antiinflammatorikus citokinek (IL-10, IL-35) mérséklik a gyulladást. A citokinek komplex hálózata biztosítja az immunrendszernek a szervezet aktuális állapotához igazodó aktivációját. Szisztémás autoimmun kórképekben, így RA-ban és SLEben is jellemző a proinflammatorikus citokinek arányának növekedése [16, 28]. A hálózat minden eleme eltérő mértékben játszik szerepet a gyulladás kialakulásában, RA-ban az IL-1, IL-6, IL-17 és a TNF-α, míg SLE-ben az IL-6, IL-17 és az IFN-α szerepe a leginkább meghatározó. A kemokinek szabályozzák a lymphoid sejtek érpályából történő kilépését, a gyulladás helyére történő vándorlását és aktiválását. A cisztein helyzete alapján megkülönböztetünk CC, CXC, XC és CX3C kemokineket T-lymphocyták A szisztémás autoimmun betegségek patomechanizmusában központi szerepet játszanak a T- lymphocyták. Az adaptív immunválasz sejtjei, felszínükön antigénprezentáló sejtek (APC) által feldolgozott és MHC1 vagy MHC2 molekulával együtt bemutatott peptideket felismerő T-sejt-receptort (TCR) hordoznak. A helper T-lymphocyták (Th, CD4+) szabályozó funkciókat töltenek be, a citotoxikus T-lymphocyták (Tc, CD8+) effektor funkcióval rendelkeznek. Fejlődésük a thymusban zajlik, ennek során elpusztulnak azok a sejtek, amelyek nem tudnak a saját MHC-vel együttműködni és azok, amelyek nagy affinitással reagálnak a saját antigénekkel (centrális tolerancia, lásd 3.1 fejezet). A CD4+ T-sejtek MHCII-vel bemutatott idegen peptideket, a CD8+ T-sejtek MHCI molekulával bemutatott saját peptideket ismernek fel. Megkülönbözetünk αβ és γδ T-sejteket a TCR szerkezete alapján, a perifériás T-lymphocyták mintegy 2 százaléka γδ T-sejt, 98 százaléka αβ T-sejt. A Th-sejteket számos csoportra oszthatjuk. A Th1-sejtek elsősorban TNF-α-t, IFN-γ-t, IL-2-t és IL-12-t termelnek, transzkripciós faktoruk a T-bet és a STAT4 (signal transducer and activator of transcription 4) [35, 36]. A Th2-sejtek IL4, IL-5, IL-6, IL-9, IL-10 és IL-13 citokineket termelnek, transzkripciós faktoruk a GATA 3 és a STAT 6 [35]. A Th9-sejtek 20

21 jellemző citokinje az IL-9, szerepük van a féregfertőzések elleni védekezésben [37]. Proinflammatorikus hatású IL-17 és IL-22 citokineket termelnek a Th17-sejtek [38], jellemző transzkripciós faktoruk a RORγt [35], a fokozott IL-17-termelésnek szerepe van az RA és az SLE patogenezisében. A Th22-sejteknek főként az epidermalis immunitásban és remodellingben van szerepe, IL22 és TNF-α a jellemző citokinjük [39]. A B-lymphocytaaktiválásban alapvető szerepük van a follicularis Th-sejteknek [40]. Az antigénprezentáló sejt (APC) által prezentált peptid/mhc komplex és a TCR kapcsolódása T-lymphocytaaktivációhoz vezethet. A T-lymphocytákon kifejeződő CD28 és az APC-n kifejeződő CD80/CD86 kapcsolódása (kostimuláció) is szükséges a T-lymphocyta-aktivációhoz. A T- lymphocyták túlzott aktiváció esetén citotoxikus T-lymphocyta antigén (CTLA4) -proteint expresszálnak, mely a CD80/CD86-hoz a CD28-nál nagyobb affinitással kötődik és gátló hatása van a sejtaktivációra (koinhibíció, 4. ábra, T-lymphocyta-aktiváció). Az abatacept (CTLA4 immunglobulin fúziós protein) az APC CD80/CD86 receptorát elfoglalva gátolja a kostimulációt, hatékony immunszuppresszív gyógyszer. In vitro kísérletek során T-sejtek stimulálhatóak fitohemagglutinin- (PHA), concavalin A- (ConA) és anti-cd3/cd28- kezeléssel. 21

22 4. ábra. T-lymphocyta-aktiváció. Autoimmun betegségek patomechanizmusa (Nagy Gy. könyvfejezet, In: Szekanecz Z. Reumatológia: egyetemi jegyzet). A TCR kapcsolódása az APC/MHC2/peptid komplexéhez ITAM-szekvenciák foszforilációját és protein tirozinkinázok aktivációját eredményezi. A ZAP-70 foszforilálódik, majd a linker for activation of T cells (LAT) adaptor fehérjén keresztül a foszfolipáz C- 1 (PLC- 1) is aktiválódik. A foszfatidilinozitol-4,5-biszfoszfát inozitol-1,4,5-trifoszfátra (IP3) és diacilglicerolra (DAG) hasad. Az IP3 a belső raktárakból Ca 2+ -ot szabadít fel, mely az aktivációt követően másodperceken belül Ca 2+ -szignált eredményez, a DAG proteinkináz C-t aktivál (PKC) [4]. A regulátor vagy szabályozó T-sejtek (Treg) immunszuppresszív hatásúak, a Treg sejtek által termelt fontosabb antiinflammatorikus citokinek a TGF-β, IL-10 és IL-35, jellemző transzkripciós faktoruk a FOXP3 [41]. A többi CD4 T-lymphocytától eltérően a Treg sejtek folyamatosan expresszáják a CTLA4-et, gátolják T-lymphocyta-proliferációt, alapvető 22

23 szerepük van a perifériás tolerancia fenntartásában (lásd 3.1. fejezet). SLE-ben [42] és RAban [16] is leírták a Treg sejtek funkcinális zavarát, a Th1 és a Th17 lymphocyták által termelt proinflammatorikus citokinek központi szerepet játszanak a synovialis gyulladásban RA-ban [17]. A TCR-hez nem kovalens módon kapcsolódnak a CD3 komlex γεδεζζ-láncai, a jelátvitelért az intracelluláris IgR family tyrosine based activation motif (ITAM) szekvenciák felelősek. A CD3 γ, ε és δ -láncok 1-1, míg a ζ láncok 3 ITAM szekvenciát tartalmaznak, ez is mutatja a ζ- lánc alapvető szerepét a T-sejt-jelátvitelben. Az Src-Like Adaptor Protein (SLAP) génkiütött állat thymocitáinak a ζ- lánc kifejeződése fokozott, a SLAP degradációra irányíthatja a CD3-ζ láncot [43]. Az aktivációs folyamat első lépése ITAM tirozinok foszforilálódása, ezt követi számos további intracelluláris fehérje foszforilálódása protein tirozinkinázok és szerinkinázok aktivációján keresztül, majd a citoplazmatikus Ca 2+ -szignál, mely T-lymphocyta-aktivációhoz és klonális expanzióhoz vezet (4. ábra, T-lymphocyta-aktiváció). A T-lymphocyta-aktiváció során reaktív oxigén-intermedier (ROI) és nitrogén-monoxid (NO) -termelés is történik. RA-ban és SLE-ben a T-lymphocyta-aktiváció számos részfolyamatának defektusát leírták. A humán RA-hoz hasonló arthritishez vezet egerekben a T-lymphocyta jelátvitelben központi szerepet játszó associated protein (ZAP-70) spontán pontmutációja [44]. A T-lymphocyták RA-ban betöltött szerepét igazolja az abatacept hatékonysága [16]. SLE-ben az egyik legtöbbet vizsgált eltérés a csökkent -lánc-expresszió [45]. A mitokondriális membránpotenciál (MMP/ m ) elengedhetetlen a mitokondrium bioenergetikai funkcióihoz, összeomlása után az apoptózis folyamata irreverzibilis. A mitokondriális potenciál összeomlását megelőzi a mitokondriális hiperpolarizáció (MHP) [46]. Tartósan magasabb mitokondriális potenciál mérhető SLE-s betegek T-lymphocytáiban [47, 48]. A T-sejtek szerepe alapvető az aggrekán indukálta arthritis modellben. A chondrocyták által termelt porc proteoglikán aggrekán a II. típusú kollagén mellett a hyalinporc extracelluláris mátrixának fő alkotója. A proteoglikán aggrekán molekulák hialuronsavlánchoz kapcsolódva megkötik a II. típusú kollagénszálakat. A proteoglikán indukált arthritisben (PGIA, proteoglycan induced arthritis), genetikailag érzékeny egerekben (BALB/c, C3H) humán porc aggrekán proteoglikán oltásával krónikus, progresszív polyarthritis váltható ki. A CD4 23

24 T-sejt hibridóma (5/4E8), mely a P70-84 peptidszekvenciával reagál, BALB/c egérben arthritist vált ki [49]. A P70-84 epitópra specifikus transzgénikus egér fokozottan érzékeny a proteoglikán indukálta arthritisre [50]. Igazolták GP-39 porcproteinre, II-es típusú kollagénre, és citrullinált proteinekre specifikus autoreaktív T-sejtek jelenlétét is RA-ban [16]. Az autoreaktív T-lymphocyták központi szerepet játszanak az SLE-re jellemző poliklonális B- sejt-aktivációban [51] B-lymphocyták A B-lymphocyták az adaptív immunválasz sejtjei, receptoruk (BCR) sejtfelszíni immunglobulin (IgD, IgM), ehhez kötődhet specifikusan az antigén, amely felvételt majd feldolgozást követően MHC II-vel bemutatásra kerül a T-lymphocytáknak. A fent említett follicularis Th- és Th2-sejteknek alapvető szerepük van a B-lymphocyták stimulálásában. Eltérően a monocytáktól és a dendritikus sejtektől a B-lymphocyták olyan antigéneket vesznek fel, amelyekre sejtfelszíni receptoruk specifikus, ugyanakkor igen alacsony antigénkoncentráció is stimulálhatja a B-sejteket. A B-sejtek jelentős mennyiségű citokint is termelnek. A B-lymphocyták Treg-sejtekhez hasonló csoportja, a szabályozó B-sejtek (Breg), immunszuppresszív hatásúak, jellemző citokinjük az IL-10 [52, 53]. Az RA patomechanizmusában a B-sejtek alapvető szerepét igazolja a CD20 elleni monoklonális antitest (rituximab) hatékonysága. RA-ban és SLE-ben is fokozott a B-lymphocyta-stimulátor (B lymphocyte stimulator, BLyS) termelődése. Magas anti-dns- és immunkomplexszinttel járó lupus szerű betegség alakul ki BLyS transzgenikus állatban [54], a BLyS-gátló belimumab törzskönyvezett gyógyszer SLE-ben. A B-lymphocyták 90 százaléka nagy affinitású immunglobulinokat termelő B2-sejt, míg körülbelül 10 százaléka a 3.1. fejezetben említett természetes antitesteket termelő CD5+ B1 B-sejt. A BRC-antigénkötődés ITAMszekvenciákon keresztül a T-lymphocytákhoz hasonlóan fehérjék tirozinfoszforilációját és Ca 2+ -szignált eredményez. RA-ra és SLE-re is jellemző az autoantitest-termelés, lásd erről a és a fejezeteket, a legnagyobb számú autoantigén (proteinek, nukleinsavak, szénhidrátok, lipidek) ellen SLE-ben figyelhető meg autoantitest-termelés. Az autoantitestek antigénekkel kapcsolódva immunkomplexet képezhetnek, amelyek központi szerepet játszanak az SLE patomechanizmusában [8]. 24

25 Monocyták, dendritikus sejtek Hatékony APC-k a monocyták, szöveti formáik a makrofágok és a dendritikus sejtek [55]. RA-ban a synovialis makrofágok a gyulladást fokozó citokinek egyik fő forrását képezik [16, 17]. A dendritikus sejtek monocytákból differenciálódhatnak, granulocyta macrophag kolóniastimuláló faktor (GM-CSF) és IL-4 jelenlétében [56]. Az IFN-α szérumszintje magasabb SLE-s betegekben, mint egészséges kontrollokban, az IFN-α fokozza a monocyták dendritikus sejtté történő differenciálódását [57]. A dendritikus sejtek autoantigéneket prezentálhatnak, melynek szerepe lehet a betegség patomechanizmusában Az extracelluláris vesiculák Az extracelluláris vesiculák (EV) a sejtek újonnan felfedezett hírvivői, számos fiziológiás és patológiás folyamatban igazolták szerepüket. Csak néhány példát említve az EV-k nukleinsavakat, fehérjéket szállíthatnak, antigéneket prezentálhatnak, befolyásolhatják a daganatok növekedését és a metasztázisképződést, patogenetikai tényezők lehetnek szisztémás autoimmun kórképekben [58, 59, 60]. Keletkezésük mechanizmusa és méretük alapján három fő csoportra oszthatóak: exosomák, microparticulák vagy microvesiculák (MV) és apoptotikus testek. Az exosomák a legtöbbet vizsgált EV-csoport, méretük nm, a multivesicularis testek (MVB) exocytosisával jönnek létre, endoszomális markereket hordoznak. Az MV-k mérete nm, felszínükön az őket termelő sejt citoplazmatikus markereit és jellemzően foszfatidil-szerint hordoznak, de leírtak foszfatidil-szerint nem hordozó MV-t is. Az apoptotikus testek mérete 1 5 µm, a programozott sejthalál során jönnek létre, DNS-t tartalmaznak. Kevés az EV-k vizsgálatára beállított és elfogadott laboratóriumi módszer, a különböző méretű EV-k mérettartománya és tulajdonságai hasonlóak számos biológiai mintákban előforduló struktúrákhoz, például immunkomplexekhez, vírusokhoz, baktériumokhoz, mely jelentősen nehezíti vizsgálatukat. RA-ban [61, 62] és SLE-ben [63, 64] is több kutatócsoport vizsgálta az EV-k potenciális szerepét A nitrogén-monoxid és a hisztamin A nitrogén-monoxid (NO) nagyszámú fiziológiás és patológiás folyamatban szerepet játszó molekula [65], legjobban ismert funkciója a napi klinikai gyakorlatban is alkalmazott értónusszabályozó hatása, számos értágító gyógyszer NO-emittáló. Az NO féléletideje rövid, 25

26 szuperoxiddal (O - 2 ) erélyes oxidáló hatású peroxinitritet (ONOO - ) képezhet, mely átalakulhat stabil, az NO-termeléssel arányos mennyiségben szintetizálódó nitritté (NO 2 -) és nitráttá (NO 3 -) [66]. NO-szintetáz (NOS) enzimek L-argininből NO-t szintetizálnak, NOS izoformák az endothelialis NOS (enos), a neuronalis NOS (nnos) és az indukálható NOS (inos). A gyulladást is szabályozza az NO számos mechanizmussal [67], különösen inos fejeződik ki nagy mennyiségben a gyulladásos szövetekben. Az apoptózis folyamata befolyásolható NO-val, amely proapoptotikus és antiapoptotikus hatásokkal is rendelkezik [68] és számos ponton szabályozza a mitokondrium működését. Alacsony koncentrációban reverzíbilisen (az oxigénnel versengve) és specifikusan gátolja a citokróm-oxidázt mely adenozin-trifoszfát- (ATP) deplécióhoz vezet. A peroxinitrit ugyanakkor irreverzibilisen gátolja a mitokondriális légzést, oxidálva a légzési lánc komponenseit [69, 70]. Az NO mitokondrium-bioszintézist indukál ciklikus guanozin-monofoszfát- (cgmp) függő peroxiszómaproliferátor receptor 1 -n (PGC-1 ) keresztül, barna zsírsejtek, U937-sejtek, HeLa-sejtek mitokondriumbioszintézise indukálható NO-val [71]. Mind RA-ban [72, 73], mind SLE-ben [74] jelentősen fokozott NO-termelésről számoltak be. A hisztamin (β-imidazolil-etilamin) a gyulladás szabályozásában meghatározó szerepet játszó biogén amin, termelődésének helyén növeli a kapillárisok permeabilitását, proinflammatorikus hatású. Hatásait H1-, H2-, H3- és H4-receptorokon keresztül fejti ki, a jelátvitel a H1-receptor esetében a foszfolipáz C (PLC) -aktiváció és Ca 2+ -szignál, míg a H2-, H3- és H4-receptorok esetén ciklikus AMP (camp) szignálútvonalon keresztül történik [75, 76, 77], T-lymphocytákon a H1-, H2- és H4-receptor fejeződik ki [78, 79]. A hisztamin L- hisztidinből keletkezik, bioszintézisét a hisztidin-dekarboxiláz enzim (HDC) végzi, a HDC enzim legnagyobb mértékben a hízósejtekben és bazofil granulocytákban expresszálódik. Irodalmi adatok alapján a hisztaminnak szerepe lehet az RA és az SLE patomechnizmusában [80]. Munkacsoportunk korábbi eredményei alapján a hisztaminhiány a citokinháztartás Th1 irányú eltolódásával jár [81, 82] A komplementrendszer A komplementrendszer limitált proteolízissel aktiválódó molekulák kaszkádja, mely több effektor funkcióval rendelkezik, mint például a kórokozó molekulák lízise, kemotaktikus 26

27 hatás és opszonizáció [83]. A komplementrendszer az alternatív úton, a klasszikus úton és a lektinindukált úton aktiválódhat. A klasszikus utat elsősorban immunkomplexek, az alternatív és a lektinindukált utat baktériumok és vírusok aktiválhatják. SLE-ben a nagy mennyiségben termelődő antitestek immunkomplexeket alkotnak antigénjeikkel és komplement faktorokkal, ami a komplementrendszer aktiválódásához vezet [84]. Korábbi eredményeink alapján a C3, C4 és az összhemolitikus aktivitás értékénél az alternatív konvertáz [C3b(Bb)P] jobb korrelációt mutat az SLE klinikai aktivitásával [85]. Fokozott immunkomplex-képződés és következményes komplementaktiváció RA-ban is jellemző [86]. A keringő immunkomplexek citrullinált fibrinogént tartalmazhatnak és hozzájárulhatnak a synovitis kialakulásához RAban [87] A gyulladás késői következményei RA-ban és SLE-ben is strukturális és funkcionális károsodáshoz vezethet a tartósan fennálló gyulladás, a károsodás mértéke mindkét betegségben jelentősen eltér az egyes betegekben, és korrelál a genetikai, szerológiai és prognosztikai tényezőkkel, illetve a betegség aktivitásával [16, 17, 28]. RA-ban a synovialis gyulladás osteoclast-differenciálódáshoz és -aktivációhoz, a fokozott osteoclasttevékenység eróziók kialakulásához vezet. A betegségre jellemző az ízületi struktúrák, a porc, a porcközeli csont károsodása, ízületi deformitások és subluxatiók kialakulása. Az SLE szinte minden szervet megbetegíthet, a gyakori vese- és központi idegrendszeri érintettség miatt funkcionális és strukturális károsodás kialakulása Hasonlóságok és különbségek az RA és az SLE patogenezisében, klinikai képében és kezelésében Az RA és az SLE szisztémás autoimmun betegségek, melyek patogenezisében, klinikai képében és kezelésében markáns különbségek mellett számos hasonlóság is található, előfordul mindkét kórkép jellemzőit mutató betegség is. Ebben a fejezetben a két kórképre jellemző néhány hasonlóságot és különbséget tárgyalunk. A relapsusokban és remissziók formájában zajló klinikai aktivitás az SLE-re jellemző. Az RA-ra és az SLE-re is jellemző a női dominancia, a nő/férfi arány 9/1 SLE-ben, 3/1 RA-ban [88, 89]. Az SLE gyakorisága jelentős etnikai különbségeket mutat, az USA-ban végzett 27

28 vizsgálatok alapján fekete bőrű nőkben gyakrabban alakul ki a betegség, mint fehér bőrű nőkben, ugyanakkor az RA gyakorisága hasonló feketékben és fehérekben [90, 91]. A nem MHC gének között a STAT 4 gén harmadik intronjának SNP haplotípusa mindkét betegséggel asszociál [92]. Szintén mindkét betegségre hajlamosít a PTPN22R620W polimorfizmus [93] és a tumor necrosis factor alpha-induced protein 3 (TNFAIP3) gén egyes polimorfizmusai is [94, 95, 96 ]. A közös genetikai rizikófaktorok mellett számos különbség is van a két betegség genetikai hátterében [97, 98]. A HLA gének közül a DRB1*0101, DRB1*0401, DRB1*0404, DRB1*0405, DRB1*0901 RA-ra, míg a DRB1*0301, DRB1*0501, DRB1*0801, DRB1*1501 SLE-re hajlamosít [99, 100, 101]. Epigenetikai tényezők közül a DNS-hipometilációt midkét betegségben leírták [102, 103, 104]. Az EBV-fertőzés mindkét betegség kialakulásában szerepet játszhat [105, 106], a parvovírus B19-fertőzésnek az RA patogenezisében lehet szerepe [107]. A dohányzás mindkét kórképre hajlamosít [12, 108]. Az UV-fény bőr- és szisztémás tüneteket provokáló hatása jól ismert SLE-ben [8]. Mindkét betegségre jellemző a gyulladást fokozó citokinek fokozott termelődése, különösen a gyulladás helyszínén, amely az egészséges kontrollokénál magasabb citokin-szérumszinthez is vezethet. RA-ban különösen az IL-1, IL-15; IL-18, IL-32, TNF-α, RANKL (receptor activator of nuclear factor κb ligand), GMCSF, lupusban elsősorban az IL- 21, IL-23, BLyS és az α-interferon szerepe meghatározó, mindkét kórképre jellemző a fokozott IL-6- és IL-17-termelődés. A TNF-α termelődése mindkét betegségben fokozott [16, 17, 109]. Míg a TNF-α blokkolása RA-ban hatékony terápiás lehetőség, paradox módon a TNF-α-blokkoló biológiai terápiák SLE-t indukálhatnak. Az SLE szinte minden szervet megbetegíthet, gyakori a bőr-, ízületi, vese-, központi idegrendszeri és haematológiai érintettség. RA-ban az ízületi gyulladás a legjellegzetesebb, de a betegség járhat többek között máj-, tüdő- és szemészeti érintettséggel is. Mindkét betegség társulhat vasculitissel, pericarditisszel, Sjögren-szindrómával és antifoszfolipid szindrómával [8, 17, 110]. Az ízületi gyulladás RA-ban eróziók és következményes destrukció kialakulásával jár, míg SLE-re a nem erozív arthritis jellemző. Az SLE-s betegek egy csoportjában erozív arthritis alakul ki, gyakoribb az RF- és ACPA-pozitivitás, mint a nem erozív arthritises SLE-s betegekben, és többnyire enyhébbek a lupus egyéb szervi manifesztációi. Ez a betegcsoport átmenetet képez a két betegség között és rhupusként is szokás emlegetni [111, 112]. 28

29 A B-lymphocyták aktivációja, autoantitestek termelése, fokozott immunkomplex-képződés és következményes komplementaktiváció mindkét betegségre jellemző [85, 113]. Az RF RA-ban a betegek százalékában kimutatható, az SLE-s betegek mintegy 20 százaléka szintén RF-pozitív [114]. Az RF- és anti-acpa-szintek nem mutatnak összefüggést az RA aktivitásával, míg az anti-dns antitest titere SLE-ben többnyire korrelál a betegség aktivitásával [8, 17, 32, 85]. A B-lymphocyta-depletáló rituximab RA-ban igen hatékony gyógyszer. SLE-ben a rituximab nem váltotta be a hozzá fűzött reményeket, ugyanakkor a betegek egy részénél hatékony (off label igényelhető) terápiás lehetőség [115]. A BlySblokkoló belimumab az SLE-ben törzskönyvezett első biológiai terápia, klinikai vizsgálatok alapján RA-ban is hatékony lehet [116]. 29

30 4. Célkitűzések Kísérleteink célja az RA és az SLE patomechanizmusának vizsgálata volt. Törekedtünk mindkét szisztémás autoimmun kórkép kialakulásához vezető tényezők és az effektor mechanizmusok szabályozásának jobb megértését célzó kísérletek elvégzésére. I: Természetes autoantitestek vizsgálata RA-ban II: Genetikai polimorfizmusok tanulmányozása III: A citrullináció szerepének vizsgálata a tolerancia elvesztésében; citrullinált proteinek elleni antitestek specificitásának és antigénkötésének vizsgálata IV: C1-inhibitor elleni antitestek SLE-ben V: Az NO szerepének vizsgálata a T-lymphocyta-aktivációban VI: A CD3-ζ-expresszió szabályozásának vizsgálata VII: A glikozidázok szerepének vizsgálata RA-ban VIII: Extracelluláris vesiculák karakterizálása és vizsgálata 30

31 5. Módszerek Ebben a részben röviden jellemzésre és bemutatásra kerülnek a felhasznált biológiai minták és a kísérletek során alkalmazott fontosabb módszerek. Az értekezésben a terjedelmi korlátok miatt nem részletezett betegadatok, az állatkísérletek során használt minták jellemzői, a módszerek és referenciák az egyes közleményekben megtalálhatóak Betegek és kontrollok Munkánk során RA-s, SLE-s, juvenilis idiopathiás arthritisben (JIA) szenvedő, tüdőrákos és arthrosisos betegek és kontrollok mintáit vizsgáltuk, a megfelelő klasszifikációs kritériumokat alkalmaztuk [20, 117, 118, 119]. A citrullináció immunogenitásának vizsgálata során rögzítettük a betegek dohányzási szokásait (csomagév = napi cigarettaszám x dohányos évek száma/20), nem dohányosnak tekintettük azokat a betegeket és kontrollokat, akik korábban sem dohányoztak [120]. A vizsgálatokhoz szükséges etikai engedélyekkel rendelkeztünk, a betegek minden esetben aláírták a vizsgálatokra vonatkozó beleegyező nyilatkozatot T-lymphocyta- és fibroblastszeparálás és sejtkultúra T-lymphocyta A perifériás vérből Ficoll-Histopaque (Sigma Aldrich St. Louis, USA) centrifugálással perifériás vér mononukleáris sejteket (PBMC)-t izoláltunk [121, 122, 123, 124]. A sejteket, sejtvonalakat CO 2 -termosztátban (5% CO 2 ) 37 C-on tartottuk. Jurkat T-sejteket, frissen szeparált PBMC-sejteket és mágneses sejtszeparálás módszerével tisztított (Miltényi Biotech, Bergisch Gladbach, Németország) CD4 T-lymphocytákat vizsgáltunk [124, 125]. A CD4 T- lymphocyta-szeparálás során nyert sejtek legalább 90 százaléka CD4+ sejt volt, amit áramlási citometriával ellenőriztünk (lásd 5.5. fejezet). A Jurkat-sejteket, PBMC-sejteket és a CD4 T- lymphocytákat (ATCC E6.1, Manassas, Virginia, USA) RPMI 1640 (Sigma), 10% FBS (foetal bovine szérum, Sigma), 2 mm glutamint tartalmazó tápoldatban (PAA Laboratories GmbH, Pasching, Austria) tartottuk, a sejtkultúrák denzitása sejt/ml volt. A sejtek életképességét a kísérletek előtt tripánkék-festéssel ellenőriztük (az életképesség ellenőrzéséről lásd az fejezetet is). A sejtek stimulálása fitohemagglutininnel (PHA, Sigma), concavalin A-val (ConA, Sigma), anti-cd3/cd28-kezeléssel (BD Biosciences, San Jose, CA, USA) vagy anti-cd3/cd28-konjugált gyöngyök alkalmazásával (Life 31

32 Technologies, Invitrogen, Carlsbad, CA, USA) történt. Egyes kísérletek során lizoszómagátlót (NH 4 Cl, 10 mm, Sigma-Aldrich) vagy proteaszómagátlót (MG-132, 100 nm, Calbiochem, San Diego, CA, USA) alkalmaztunk. A T-lymphocytákat egérlép-szuszpenzióból negatív szelekcióval, mágneses gyöngyökkel (Miltenyi Biotech) szeparáltuk Fibroblast A synovalis fibroblastokat (SF) térdprotézis-műtéten vagy térdartroszkópián átesett betegek synovialismembrán (SM) -mintáiból nyertük. Neidhart et al. által leírt módon izoláltuk az SF sejttörzseket [126]. Az 1 mm 3 -es darabokra vágott SM szövetdarabokat, Dispase II jelenlétében (Roche Diagnostics, Mannheim, Németország) emésztettük, az így kapott sejtszuszpenziót szűrtük, majd a sejteket Dulbecco's modified Eagle's medium-ban (DMEM, Sigma) tenyésztettük, 10% FCS (foetal calf serum, Gibco-BRL, Paisley, USA) és 2 mm glutamint tartalmazó tápoldatban. Az SF sejtkultúrákat 4-9. passzálásig tenyésztettük, a kultúrák makrofágmentességét a CD68- (anti-human CD68-FITC, ebioscience Inc, San Diego, CA, USA) festődés hiánya igazolta [127, 128, 129] NO- és ROI-kezelés és -gátlás Az NO hatásainak vizsgálatához az NO-donor (Z)-1-[2-(2-aminoetil)-N-(2-ammonioetil) amino]diazen-1-ium-1,2-diolát dietiléntriamint (NOC-18) (Sigma), az NO-donor nátriumnitroprusszid (Sigma), a NOS-gátló szerek (7-nitronidazolid; NG-mono-metil-L-arginin) és az NO-kelátor karboxi-2-fenil-4,4,5,5-tetrametil-imidazolin-1-oxil-3-oxid (C-PTIO) (Sigma) alkalmazásával történt [121, 122, 125]. ROI-donorként hidrogén-peroxidot, a ROI-szignál gátlására szuperoxid-dizmutáz-mimikálót (superoxide dismutase mimic manganese III tetrakis 4-benzoic acid porphyrin chloride) (MnTBAP) alkalmaztunk Állatmodellek Hisztidin-dekarboxiláz génkiütött (HDC-KO) állat Az NO és a hisztamin immunmoduláns hatását HDC génkiütött egéren és vad típusú egéren vizsgáltuk [125, 130]. A HDC-KO egértörzset [131] kilenc generáción keresztül kereszteztük 32

33 BALB/C egértörzsbe, az állatokat intézetünk állatházában tartottuk. Kísérletekeinkhez 8-10 hetes HDC-KO és vad típusú hím egerek lépéből izolált sejteket használtunk. Az állatok hisztaminmentes tápot (Altromin Gmbh., Németország) kaptak. Egyes kísérletek során az állatokat komplett Freund-adjuvánssal (CFA) oltottuk Aggrekán indukálta arthritis Humán porcból előállított proteoglikán aggrekánnal intraperitonealisan immunizáltunk vad típusú BALB/c és HDC-KO egereket (0, 21. és a 42. napon) a korábban leírt protokollnak megfelelően [132]. A második vagy a harmadik, aggrekánnal történő immunizációt követően nappal az állatokban progresszív polyarthritis alakul ki [130], amelyet az arthritispontszám (score) alapján értékeltünk. Az aggrekán immundomináns epitop citrullinációjának immunmoduláns hatását BALB/c egéren vizsgáltuk [133]. A proteoglikán aggrekán T-sejtreceptor transzgenikus (PG-TCR TG) BALB/c egeret [133] a Rush Egyetem állatházában (Comparative Research Center, Chicago, IL, USA) tartottuk Áramlási citometria A mérésekhez használt készülékek, a mérések értékelése, a sejtek életképességének és a sejtproliferációnak a mérése A méréseket BD FACSCalibur (BD Biosciences, San Jose, CA, USA), BD FACStarPlus és BD LSRII áramlási citométerekkel végeztük, az eredményeket BD CellQuest, FlowJo (Tree Star, Ashland, OR, USA) és WinMDI (La Jolla, CA, USA) programok alkalmazásával értékeltük [121, 122, 123, 124, 125]. A nem kinetikus, sejteken történt vizsgálatok során sejtet mértünk, a mérések beálltásánál egyes esetekben izotípus kontrollokat használtunk. Az egyes kísérletek során használt antitestek részletes adatai az értekezéshez kapcsolódó közleményekben megtalálhatóak. A sejtek életképességének meghatározása annexin-fluorokróm és propidium-jodid (PI) fluoreszcens festékekkel történt. A sejtproliferáció mérése karboxifluoreszcein-szukcinimidil-észter (CFSE) festék alkalmazásával történt. 33

34 Citoplazmatikus és mitokondriális Ca 2+ -mérés és Ca 2+ -kelálás Az intracelluláris Ca 2+ -szint mérése lipidoldékony fluo-3- és fluo-4-acetoximetilészter (AM) (Molecular Probes, OR, USA) alkalmazásával történt, a mérések beállításához ionomicint és thapsigargint (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA) használtunk [121, 122, 123, 124]. Kinetikus Ca 2+ -szignál-mérések során a stimulációt követően perc volt a mérési idő [122, 125]. A Ca 2+ -kelálás 1,2-bisz(o-aminofenoxi)etán-N,N,N',N'-tetraecetsav-AM (BAPTA- AM) kezeléssel történt. Egyes kísérletekben IP3-receptor-blokkoló 2-aminoetoxi-difenil boránt (2-APB) használtunk. A mitokondriális Ca 2+ -szintet xanthylium, 9-[4-[bisz[2- [(acetiloxi)metoxi]-2-oxoetil] amino]-3-[2-[2-[bisz[2-[(acetiloxi)metoxi]-2-oxoetil ]amino] fenoxi]etoxi]fenil]-3,6-bisz(dimetilamino)-bromid (Rhod2) felhasználásával mértük Mitokondriális membránpotenciál és mitokondriummennyiség mérése A mitokondriális membránpotenciált (Δψ m ) lipidoldékony, kationos, szelektíven a mitokondriumokhoz kötődő fluoreszcens festékekkel: tetrametilrhodamin-metilészterperkloráttal (TMRM), 3,3-dihexiloxakarbocianin-jodiddal (DiOC6,) és 5,5,6,6 -tetrakloro- 1,1,3,3 -tetraetil benzimidazolokarbocianin-jodiddal (JC-1) (Molecular probes) mértük. A mitokondriummennyiség mérése nonyl acridine orange (NAO) és mitotracker green (MTG) (Molecular Probes), membránpotenciáltól független fluoreszcens festékekkel történt [121, 122, 123] NO- és ROI-mérés Az NO mérése lipidoldékony 4-amino-5-metilamino-2,7 -difluorofluoreszcein-diacetát (DAF-FM) (Molecular probes) alkalmazásával történt. A ROI-termelést az oxidációra érzékeny fluoreszcens festék hidroetidinnel (HE) (Molecular Probes) mértük [121, 122, 123, 125] Extracelluláris vesiculák mérése Az extracelluláris vesiculák mérése az általunk beállított, különböző méretű gyöngyök alkalmazásával kalibrált áramlási citometriás módszerrel történt, a nm-nél nagyobb 34

35 méretű struktúrák megbízhatóan mérhetőek ezzel a módszerrel. Azokat a jeleket tekintettük vesicularis eredetűnek, amelyek a vesiculakapun belül találhatók és markerrel megjelölhetők. A mérések beállításánál törekedtünk a legjobb jel/zaj arány elérésére, a biológiai mintákat 0,1 μm-es filterrel szűrt fiziológiás sóoldatban vagy PBS-ben hígítottuk. Az immunkomplexek detektálása anti-humán IgG-FITC (1:300) és anti-humán IgM-FITC (1:150) felhasználásával történt [128, 129, 134, 135] Konfokális mikroszkópia A sejteket mosást követően BD Cell-Tak (BD) oldatban vettük fel és sejttenyésztő edényben (BD) inkubáltuk. Ezt követően Cytofix/Cytoperm (BD) oldattal és a megfelelő primer és szekunder antitestekkel kezeltük és mostuk a mintákat Perm/Wash (BD) oldattal. FluoView 500 konfokális lézerpásztázó mikroszkóppal (Olympus, Hamburg, Németország) készítettük a felvételeket, magas numerikusapertúra-beállítás mellett [124]. Egyes kísérletek során a sejtmembránt koleratoxin (CTX) Alexa488-cal (BD), a sejtmagot Draq5 (BD) festéssel jelöltük. A mérések értékelése FluoView 5.0 (Olympus, Hamburg, Németország) software alkalmazásával történt, a kolokalizációs vizsgálatok során az ImageJ ( software-t használtuk. A lizoszómajelölés LysoTracker (Molecular Probes) vagy lysosome associated membrane Protein 1-PE (LAMP1-PE) (Santa Cruz Biotechnology, CA, USA) alkalmazásával történt. A CD3-ζ festéséhez az antitestet fluoreszcensen jelöltük Mix-n-Stain CF Dye Ab Labeling Kit CF488A (Biotium Inc., Hayward, CA, USA) felhasználásával Transzmissziós elektronmikroszkópia (TEM), atomerő mikroszkópia (AFM) TEM A lymphocyták mitokondriumainak szerkezetét TEM módszerrel vizsgáltuk (Tecnai BioTWIN 12, FEI, Hillsboro, USA) [122]. A vesiculák mértének és szerkezetének vizsgálata szintén TEM módszerrel Hitachi 7100 (Tokio, Japán) történt [134]. A TEM vizsgálatok során izoláltuk a microvesiculákat, majd 4%-os paraformaldehidet (PFA) mértünk a mintákra. Inkubálást követően kimostuk a PFA-t és 1% ozmium-tetraoxidot (Taab, Berks, Egyesült Királyság) adtunk a mintákhoz, majd mosást és dehidrálást követően a mintákat Taab 812 gyantába ágyaztuk be. Az immunkomplexeket immun-tem módszerrel vizsgáltuk, melynek során a mintákat peroxidázzal konjugált anti-humán IgG és anti-humán IgM (Sigma-Aldrich) 35

36 felhasználásával jelöltük meg. ImageJ képelemző alkalmazásával analizáltuk a TEM-képeket (ImageJ 1.42q Wayne Rasband, MA, USA) AFM A microvesiculákat AFM módszerrel is vizsgáltuk, a módszer a vesiculák méretének és felszínének vizsgálatára alkalmas. Az AFM-et (PSIA, Liestal, Svájc, sorozatszám: XE-100) tapping üzemmódban használtuk AFM-tűk alkalmazásával (NSC15, MikroMasc), a mérések értékelése XEP1.5 (PSIA, Liestal, Svájc) szoftverrel történt [134] Tömegspektrometria A hisztidinkoncentrációt tömegspektrométerrel mértük API 2000 (Applied Biosystems, CA, USA) [125]. A méréshez a metanolban hígított, izotóppal jelölt l-hisztidint (U-13C6, 98%; U- D5; U-15N3) (Cambridge Isotope Laboratories, Tewksbury, MA, USA) a vizsgálandó szérummal együtt szűrtük Millipore Multiscreen Solvinert (MA, USA). A jelöletlen és jelölt hisztidin arányából következtettünk a vizsgálandó minta hisztidinkoncentrációjára. Az ízületi folyadékból szeparált mikrovesiculák fehérjetartalmának vizsgálata szintén tömegspektrometriával történt. Nanoflow ultrahatékony folyadékkromatográfia alkalmazásával (nanoacquity, Waters, Milford, MA, USA) választottuk el egymástól és Q- TOF (quadruploe time-of-flight) Premier tömegspektrométerrel (Waters) vizsgáltuk a triptikus peptideket [135]. A SwissProt_51.6 adatbázisban fellelhető fehérjékhez hasonlítottuk a fragmensek méretét. Azonosítottnak abban az esetben tekintettük a peptideket, ha legalább 95 százalékos valószínűséggel megtalálhatóak voltak a mintában a Peptide Prophet algoritmus alapján [136]. A szintetizált peptidek (lásd fejezet) karakterizálása szintén tömegspektrometriával (Bruker Daltonics Esquire tömegspektrométer, Bremen, Németország) történt [137, 138] Western blot A mintákat PBS-ben (phosphate buffered saline, Sigma) mostuk, majd lizálás történt foszfatáz- és proteázgátlók jelenlétében [121, 124]. A fehérjekoncentrációt Lowrymódszerrel, (Sigma) vagy bicinchoninic acid (BCA) mikrokittel (Thermo Scientific, Pierce, 36

37 Szérumok reaktivitását vizsgáltuk arginint és citrullint tartalmazó filaggrin, kollagén és vimentin peptidekkel [120, 137, 138]. A peptidszintézis leírását és a peptidek szerkezetét lásd az fejezetben. A peptideket NeutrAvidinnel (5 µg/ml PBS-ben oldva; Thermo Scientific, Waltham, USA) ELISA microplate-re (Greiner-Bio-One GmbH, Frickenhausen, Németország) kötöttük. A lemezeket marha szérumalbuminnal (Sigma) blokkoltuk, ezt követően a vizsgálandó mintákkal inkubáltuk, majd tormaperoxidázzal konjugált nyúl antihumán poliklonális IgG antitesttel (Dako, Glostrup, Dánia) inkubáltuk a lemezeket. Az ellenanyag-kötődést tetrametil-benzidinnel (Sigma) tettük láthatóvá, az abszorbanciát 450 nm- 37 dc_796_13 Rockford, IL, USA), vagy Bradford-módszerrel (Bio-Rad, CA, USA) mértük. A μg fehérjét tartalmazó mintát redukáló loading pufferrel (Lane Marker Reducing Sample Buffer, Thermo Scientific, Pierce, Rockford, IL, USA) forraltuk, majd az általunk öntött vagy előre gyártott poliakrilamid gélekben (Lonza, Basel, Svájc) futtatuk. Blottolást követően a megfelelő antitestekkel inkubáltuk a membránokat, néhány esetben SuperSignal Western blot Enhancert (Thermo Scientific, Pierce, Rockford, IL, USA) használtunk. Mosást követően a jelölt fehérjéket enhanced chemiluminescence (ECL, ECL Plus reagent, Amersham Biosciences, Little Chalfont, Egyesült Királyság vagy Western Lightning Chemiluminescence Reagent Plus; PerkinElmer, MA, USA) módszerrel standard röntgenfilmen (Kodak, NY, USA), vagy Kodak Image Station 440CF alkalmazásával tettük láthatóvá. A kiértékeléshez egyes esetekben ImageJ programot (National Institutes of Health, Bethesda, MD, USA) vagy Kodak 1D Image Analysis software-t (Kodak) használtunk. Kontrollként aktin-, tubulin-, transzaldoláz- vagy Ponceau-festést alkalmaztunk ELISA és ELISPOT módszerek ELISA Az IL-2 szintjét sejtkultúra-felülúszóban (BD OptEIA) [124], az ACPA [120, 139, 140], (Euro-diasgnosztika, Nijmegen, Hollandia), az RF [120, 139], (Autostattmii, Hycor Biomedical GmbH, Kassel, Németország), a PAD4 [120], az össz-igg és IgM szérumszintjét [139] a betegek szérummintáiban, a citrullinált peptidek kötődését ACPA-antitestekhez [120, 137, 138], a szénhidrát-specifikus természetes antitestek szérumszintjét [139], az anti-c1 inhibitor, anti-c1q antitestszintet betegek szérumában [141], és a C3-komplement szintjét synovialis folyadékban enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) módszerrel mértük [134, 142].

38 es és 620 nm-es hullámhosszon mértük (Labsystems Multiskan MS spektrofotométer, Vantaa, Finnország). dc_796_ ELISPOT Egyedi sejtek IFN-γ-, IL-4-, IL-10- és IL-17-termelését enzyme-linked immunosorbent spot (ELISPOT) módszerrel mértük [125, 133]. A megfelelő antitestekkel kezelt ELISPOT lemezeken (MultiScreen; Millipore, MA, USA) inkubáltuk a sejteket, a spotszámot ELISPOT reader (Cellular Technology LTD, Cleveland, OH, USA) alkalmazásával határoztuk meg. RA-s betegek és kontrollok izolált B-lymphocytáit stimuláltuk IL-2- és R848 TLRagonistával, és mértük az ellenagyag-termelést biotinilált cirtullint/arginint tartalmazó peptidekkel fedett lemezeken, ELISPOT (Mabtech, Stockholm, Svédország) módszerrel [138] Nitrit/nitrát- és ATP-mérés A vad típusú és HDC-KO egerektől nyert szérumból a nitrát/nitrit meghatározása High- Sensity Nitrit Assay Kit-t (Molecular probes) alkalmazásával történt [125]. Az ATP-mérés luciferin-luciferáz (Molecular Probes) módszerrel történt [121] PCR, RT PCR, transzfekció Polimorfizmus-vizsgálatok A genomiális DNS-t etilén-diamin-tetraecetsav (EDTA) plazmából nyertük, QIAamp DNA blood mini kit (QIAGEN Inc, Chatsworth, CA, USA) alkalmazásával [140, 143]. Az egyesnukleotid-polimorfizmus (single nucleotid polimorfizmus, SNP) genotipizáláshoz TaqMan alléldiszkriminációs módszert alkalmaztunk (Applied Biosystems). A polimerázláncreakció (PCR) ABI 7000 készülékkel történt, SDS v2.3 szoftver és ABI PRISM 7000 szoftver alkalmazásával (Applied Biosystems) RT-PCR 38

39 A NOS, az INF-γ, hexozaminidáz A (HexA), hexozamonidáz B (HexB), hexozaminidáz D (HexD) és a CD3-ζ mrns szintet RT-PCR módszerrel mértük [124, 125, 128, 129]. A sejtekből RNeasy Mini Kit (Qiagen, Hilden, Németország) alkalmazásával vontuk ki az mrns-t, a minták RNS-tartalmát és -minőségét NanoDrop ND-1000 spektrofotométerrel (NanoDrop Technologies, Wilmington, DE, USA) határoztuk meg. Mintánként 1 μg RNS-t írtunk át cdns-sé, a mérések során 1 mm dezoxiribonukleotidot (dntp), random hexamer oligonukleotidot, RNasin RN-áz-gátlót és reverz transzkriptázt (valamennyi: Promega, Madison, WI, USA) használtunk 40 μl végtérfogatban. A cdns-ből SensiFast Hi-Rox PCR master mix-szel (Bioline Reagents Ltd, London, Egyesült Királyság), a megfelelő primereket alkalmazva, valós idejű PCR-protokoll alapján végeztük a méréseket, ABIPrism 7000 (Foster City, CA, USA) típusú berendezésen. Valamennyi esetben legalább három párhuzamost mértünk, az eredményt a hipoxantin-guanin-foszforibozil-transzferáz (HGPRT) mrns-szintre vonatkoztatva értékeltük Transzfekció Cell Line Nucleofector Kit V (Lonza, Basel, Svájc) alkalmazásával, a gyártó által előírt protokollnak megfelelően traszfektáltunk Jurkat-sejteket, az Amaxa Nucleofector Device II (Lonza) elektroporátorral X-001 programon. A sejteket kontroll egfp-vektorral vagy enhanced GFP (egfp) SLAP cdns vektorral (mindkettő 10 μg; GeneCopoeia, Rockville, MD, USA) transzfektáltuk, a transzfekció hatékonyságát áramlási citometriával ellenőriztük. SLAP small interfering RNA (sirna) transzfekcióval tanulmányoztuk a SLAP szerepét a CD3-ζ lánc szabályozásában [124] Enzimhisztokémia és immunhisztokémia Glikozidázok azonosítása enzimhisztokémiával A chamber slide-on (Nunc Inc, Naperville, IL, USA) tartott fibroblastokat ImaGene Green C 12 FDGlcU -D-glükuronidázzal vagy ELF 97 N-acetil-glükózaminid szubsztráttal (Molecular Probes) inkubáltuk, majd a felesleg kimosása után Bio-Rad MRC 1024 konfokális lézer scanning mikroszkóppal (Bio-Rad, Richmond, CA, USA) értékeltük a méréseket [128]. 39

40 Immunhisztokémia dc_796_ Glükózaminoglikán- (GAG) ellenes antitestek vizsgálata A normál porcból kriosztát alkalmazásával készített metszeteket lemezekre (Super Frost, Thermo Fischer Scientific, Walthman, MA, USA) vettünk fel. Fixálást követően 5%-os bovin szérum albuminnal (BSA, Sigma) blokkoltuk a nem specifikus kötőhelyeket. Ezt követően a hígított vizsgálandó mintákat fluoreszcein-izotiocianáttal jelölt anti-humán Ig antitesttel (Sigma) inkubáltuk, majd Bio-Rad MRC 1024 konfokális mikroszkóppal vizsgáltuk a metszeteket [139] CK7, PAD4 és citrullinált proteinek szöveti kifejeződésének vizsgálata 4 µm vastag TMA (tissue microarray) sorozatmetszeteket készítettünk a tüdődaganatban szenvedő betegek mintáiból [120]. Minden esetben legalább két mintát értékeltünk, és az átlagot használtuk a statisztikai elemzéshez, kontrollként tonsillametszetet és adenocarcinomás beteg nyirokcsomójából készült metszetet alkalmaztunk. A szöveti expressziót NovoLink Polymer kit alkalmazásával (Novocastra/LEICA, Newcastle Upon- Tyne, Egyesült Királyság) jelenítettük meg. A melegítést, blokkolást és Protein Block (Novocastra/LEICA) reagenssel történő inkubációt követően monoklonális egér antihumán- CK7 (1:500-as hígítás; Novocastra/LEICA), antihumán-pad4 (1:400-as hígítás; Sigma Aldrich) vagy anticitrullin (1:4000-es hígítás; Abnova Corporation, Taipei, Tajvan) antitesttel jelöltük a mintákat. A peroxidázaktivitást diaminobenzidin (DAB) -H 2 O 2 oldattal jelenítettük meg, ezt követően hematoxilinnel festettük a metszeteket, és Faramounttal rögzítettük a lemezen (Dako, Glostrup, Dánia). A jelet Pannoramic Scan szoftverrel (3DHISTECH, Budapest, Magyarország) digitalizáltuk. Az immunhisztokémiai pontszám számítása: festődési intenzitás (0: negatív festődés, 1: enyhe festődés, 2: közepes festődés, 3: erős festődés) X a pozitív sejtek százalékos aránya (0: 0%, 1: <10%, 2: 10 49%, 3: 50 80%, 4: >80%). Így 4 csoportot különítettünk el: 0 pont: nincs expresszió, 0,5 4,4 pont: gyenge kifejeződés, 4,5 8,4 pont: közepes kifejeződés, 8,5 12 pont: erős kifejeződés Citrullint tartalmazó peptidek szintézise A peptidek előállítása szilárd fázisú peptidszintézissel történt, Fmoc/ t Bu stratégiát alkalmazva. Az N- és C-terminális biotinilálás hatását az ACPA-kötődésre arginint/citrullint 40

41 (X = citrullin) tartalmazó filaggrin-epitóp peptideken vizsgáltuk [144]. Az 5-aminosavból álló ( 311 TRGRS 315 / 311 TXGRS 315 ) vagy a 19 aminosavból álló ( 306 SHQESTRGRSRGRSGRSGS 324 / 306 SHQESTXGXSXGRSGRSGS 324 ) peptidek N- vagy C-terminálison biotinilált származékainak szintézise Rink Amid-4-metilbenzhidrilamin (Rink Amide-MBHA) gyantán történt [120, 137, 138]. A C-terminálison biotinilált filaggrin peptidek 311 TXGXS 315, 311 TRGXS 315, vimentin peptid 65 SAVRAXSSVPGVR 77 és kollagén peptid 359 AXGLTGXPGDA 369 (X=citrullin) szintézise szintén Fmoc/ t Bu módszerrel történt [138]. A 9-fluorenilmetiloxikarbonil (Fmoc) csoporttal védett aminosavak kapcsolása N,N - diizopropilkarbodiimid/1-hidroxibenztriazol (DIC/HOBt) kapcsolószerekkel történt N,Ndimetilformamidban (DMF), a gyanta kapacitásának megfelelően 3-4-szeres felesleget alkalmazva. Az aminosav-származékokat és gyantákat az IRIS Biotech GmbH (Marktredwitz, Németország) és a Reanal (Budapest, Magyarország) cégektől vásároltuk meg. A kapcsolás végbemenetelét ninhidrin-módszerrel ellenőriztük [145]. A peptid N- vagy C-terminálisára biotinil-6-amino-hexánsavat kapcsoltunk. A C-terminális biotinilálás esetén a peptid szekvenciáját C-terminálison egy Lys-nel hosszabbítottuk meg. A peptidek C-terminálisa minden esetben amidálva volt, míg a szabad N-terminálist acetilezéssel védtük. A peptidek tisztítása fordított fázisú folyadékkromarográfiával (RP-HPLC) (Knauer, Bad Homburg, Németország), karakterizálása analitikai RP-HPLC (Knauer) és tömegspektrometria (Bruker Daltonics Esquire tömegspektrométer, Bremen, Németország) módszerekkel történt. Az ACPA-kötődést ELISA-módszerrel vizsgáltuk lásd fejezet. A citrullint tartalmazó és a citrullint nem tartalmazó humán és egér aggrekán peptidek szintézise szintén szilárd fázisú peptidszintézissel, Fmoc/tBu-módszerrel, Rink Amide- MBHA gyantán történt [133]. A peptidek tisztítására és karakterizálására RP-HPLC és tömegspektrometria módszereket alkalmaztunk, a szintetizált peptidek szekvenciája megfelelt a humán és egér aggrekán aminosav-szekvenciájának. Humán peptidek: 70 ATEGRVRVNSAYQDK 84 (hate-rr), 70 ATEGRVCitVNSAYQDK 84 (haterx), 70 ATEGCitVRVNSAYQDK 84 (hate-xr), 70 ATEGCitVCitVNSAYQDK 84 (hate-xx); egér (mate-x). peptidek: 70 ATEGQVRVNSIYQDK 84 (mate-r), 70 ATEGQVCitVNSIYQDK 84 41

42 5.15. Extacelluláris vesiculák izolálása, differenciál detergens lízis EV-k izolálása dc_796_13 Az EV-k vizsgálatára hígított natív mintákat (plazma, ízületi folyadék) vagy izolált vesiculákat használtunk. Az izolálás során a vizsgálandó mintát 800 nm-es szűrőn átszűrtük, ezt követően g-n 60 percig centrifugáltuk. Az üledéket PBS-ben (phosphate buffered saline) vettük fel, majd a mintákat ismételten centrifugáltuk g-n 40 percig. Mosást követően az üledéket PBS-ben vagy desztillált vízben vettük fel. A minták fehérje tartalmát microbca-módszer alkalmazásával határoztuk meg [134, 135] Differenciál detergens lízis A vesiculák detergensérzékenységét áramlási citometriával (lásd az 5.5 fejezetet is) vizsgáltuk, feltételezve, hogy az EV-k az immunkomplexeknél érzékenyebbek a detergensre. Vizsgáltuk, hogy az immunkomplexek (IgM anti-igm-fitc) és a vesiculák áramlási citometriás jelét hogyan befolyásolja a detergens (Triton X-100, Sigma). A detergens lízis után is látható jeleket nem tekintettük vesicularis eredetűeknek [134, 135] Dinamikus fényszórásmérés (DLS) és Nanoparticle Tracking Analysis (NTA) DLS A DLS a szuszpenzióban lévő partikulák fényszórásának mérésére alkalmas módszer, mely az EV-k méreteloszlására utal, a méreteloszlást a maximum entrópia módszer alkalmazásával határoztuk meg. A nagyobb méretű részecskék nagyobb fényszórásuk miatt jelentősebben hozzájárulnak a fényszórási képhez, ennek ismeretében értékelhető a többféle méretű részecskét tartalmazó rendszerek DLS-képe [134] NTA A DLS-hez hasonlóan az NTA módszer is az EV-k méreteloszlásának jellemzésére használható, fényszóráson alapuló módszer. Az NTA-vizsgálatok során NanoSight LM10 mószert alkalmaztunk [146] (NanoSight Ltd., Wiltshire, Egyesült Királyság) [135]. 42

43 5.17. Turbidimetria A CRP-szintet turbidimetriás módszerrel [139] (Randox laboratories Ltd, Crumlin, County Antim, Egyesült Királyság), Olympus AU 600 készülékkel (Olympus Medical Systems, Europa GmbH, Hamburg, Németoszág) mértük Statisztikai módszerek A statisztikai értékeléshez SPSS 15.0 (IBM Corporation, Armonk, NY, USA) és SigmaStat 11.0 (Systat Software, Il, Chicago, USA), STATISTICA 7.1 (StatSoft Inc. Tulsa, OK, USA) programokat használtunk. A csoportok közötti különbségeket t-próbával, Mann Whitneyteszttel, Kruskal Wallis-varianciaanalízissel és Fischer-teszttel elemeztük. A normalitás vizsgálata Kolmogorov Smirnov-teszt alkalmazásával történt. A korreláció vizsgálata Spearman-, Pearson-módszerrel vagy lineáris regressziószámolással történt. Több csoport összehasonlítása ANOVA-módszerrel történt, post hoc tesztként Tukey- vagy Mann Whitney-tesztet alkalmaztunk Bonferroni-korrekcióval, a 0,05 alatti p-értéket tekintettük szignifikánsnak. Az SNP-vizsgálatok statisztikai értékelése során a Cochrane Armitagemódszert alkalmaztuk, a Hardy Weinberg-equilibrium (HWE) értékelő programot használtuk ( Az asszociációt esélyhányadossal (odds ratio, OR), adtuk meg, 95%-os konfidenciaintervallumok (CI) mellett. 43

44 6. Eredmények és megbeszélés dc_796_13 Ebben a részben a célkitűzéseknek megfelelően röviden bemutatásra kerülnek a kísérletes munka eredményei. Az értekezésben a terjedelmi korlátok miatt nem részletezett kísérleti eredmények az egyes közleményekben megtalálhatóak Természetes autoantitestek vizsgálata RA-ban GAG-antitestek RA-ban A szérum-igm jelentős részben a CD5+ B1 B-lymphocyták által termelt, a természetes autoimmunitáshoz tartozó polireaktív, kis affinitású antitest (lásd a 3.1. fejezetben is). A természetes autoantitesteknek szerepük van a saját antigének iránti tolerancia fenntartásában. A tolerancia sérülése szerepet játszhat az autoimmun betegségek patomechanizmusában is, ezért vizsgáltuk a GAG ellen termelődő természetes autoantitesteket RA-ban [139]. Az anti-gag antitestszint igen alacsony volt a köldökzsinórvérben (1. táblázat). RA-s betegek szérummintáiban az egészséges kontrollokénál 2-4-szer nagyobb antitestszinteket mértünk (p<0,001). Az anti-gag antitestek szintje nagyobb volt a szérumban, mint a synovialis folyadékban (p<0,001). 44

45 1. táblázat. IgM és IgG anti-gag antitestek koncentrációja (µg/ml) köldökzsinórvérben, egészséges kontrollok és RA-s betegek szérumában [139]. A szérum és a synovialis folyadék anti-gag IgG-szintje nem korrelált (r=0,13) egymással, míg az IgM-szintek között szoros korrelációt találtunk (r=0,71, 5. ábra). Az anti-kondroitinszulfát C IgM antitestszint korrelált az IgG és IgM RF szintjével (r=0,384 és r=0,388) ugyanakkor nem korrelált az ACPA-szinttel (r=0,08). Immunhisztokémiai módszerrel mérve (lásd fejezet) a kondroitin-szulfát dózisfüggő módon gátolta az anti-gag antitestek hialinporchoz történő kötődését. 45